基坑支護施工技術(shù)在建筑土木工程中的應(yīng)用探究

楊志勇

(山西省安裝集團股份有限公司，山西 太原 030032)

建筑土木工程必然涉及地下開挖環(huán)節(jié)，用于修建地基基礎(chǔ)，從而使地面上方的建筑體獲得足夠的支撐。在開發(fā)基坑的過程中，為了防止圍巖坍塌或是出現(xiàn)石塊下落的情況，需要設(shè)置支護系統(tǒng)，確保當下及后續(xù)施工安全性。一般來說，施工人員需要嚴格按照設(shè)計圖紙，結(jié)合施工地區(qū)的地質(zhì)條件、硐室結(jié)構(gòu)、斷面尺寸等，選擇合適的基坑支護體系施工工藝。但在實際施工期間存在多種多樣的問題，值得重點分析。

1 基坑支護施工技術(shù)在建筑土木工程中應(yīng)用期間存在的問題分析

1.1 土層開挖和邊坡支護之間匹配度不足的問題

在建筑土木工程中，土層開挖與邊坡支護不匹配問題的具體表現(xiàn)為：1)在空間層面，可能受土方超挖或少挖影響，造成支護體系施工時缺少工作面；2)在時間層面，由于土方開挖過程中并未嚴格遵守施工順序，導(dǎo)致與支護體系施工銜接不暢，最終使相關(guān)工作面在空氣中暴露較多時間，嚴重影響了支護施工分項工程的進展[1]。

1.2 邊坡修理未達設(shè)計要求規(guī)范的問題

如果采用機械設(shè)備開挖基坑，那么有可能出現(xiàn)的問題是，邊坡表面無法達到設(shè)計的平整度及順直度。此外，如果采用人工方式修整邊坡時，還會因環(huán)境條件限制導(dǎo)致無法深度挖掘。因此，在開挖基坑時，施工人員應(yīng)當提前做好準備，盡量降低后續(xù)施工難度。

1.3 成孔注漿不到位或土釘錨桿受力不達標的問題

基坑支護體系施工期間，由于施工人員并沒有對施工現(xiàn)場的土體進行較為詳細的勘查、分析，或是在注漿作業(yè)時出現(xiàn)并未將注漿管插到位、漿液的配合比不達標、注漿壓力不足等情況，均有可能降低注漿質(zhì)量[2]。受此影響，后續(xù)進行土釘、錨桿相關(guān)施工時，施工人員會發(fā)現(xiàn)抗拔力無法達到設(shè)計要求，從而影響支護工程的質(zhì)量。一旦上述情況發(fā)生，施工人員只能作二次處理，極有可能延誤工期。

1.4 噴射混凝土厚度及強度不足的問題

在拌制基坑支護體系澆筑用混凝土?xí)r，施工人員有可能對原材料把關(guān)不嚴，導(dǎo)致配料不準確，造成混凝土強度未能達到設(shè)計要求。此外，在通過噴射方式澆筑混凝土的過程中，受強度不足的影響，基坑中的松散土體可能無法得到有效固結(jié)。由此造成的結(jié)果是，混凝土凝固一段時間之后，局部土體出現(xiàn)開裂、脫落、滑移的概率會大幅度提升，輕則導(dǎo)致支護體系出現(xiàn)裂縫，重則局部或整體坍塌，從而引起安全事故。

1.5 實際施工效果與設(shè)計效果差異過大問題

基坑支護體系實際施工效果與設(shè)計相差較大的問題通常出現(xiàn)在深層攪拌樁施工期間——所用漿體中的水泥含量較少，極易引發(fā)該問題。此外，如果基坑周邊區(qū)域堆載了大量物品，導(dǎo)致荷載量嚴重超過設(shè)計允許值，同樣會引發(fā)上述問題。

1.6 土強度指標選擇不準確問題

在施工中發(fā)現(xiàn)，即使基坑穩(wěn)定分析計算結(jié)果較為精確，但所選取的土的強度指標并不恰當，也會導(dǎo)致后續(xù)施工質(zhì)量不達標。比如有些技術(shù)人員在施工前的勘查作業(yè)期間，未能根據(jù)實際情況選擇合適的勘查方法，得出的評估結(jié)果并不可靠。最常見的問題是，基坑及附近環(huán)境遭遇降水之后，技術(shù)人員基于總應(yīng)力法，對基坑邊坡穩(wěn)定性進行了可靠計算，該過程中有關(guān)土的強度指標基于直剪試驗獲得。后續(xù)針對其他土進行勘查、計算時(如針對具有較強透水性的土進行計算)，由于快剪與不排水的條件差別比較大，如果依然采用相同的方式，獲得的結(jié)果的準確性必然存在偏差[3]。

2 提高基坑支護技術(shù)在建筑土木工程中應(yīng)用水平的有效措施

2.1 根據(jù)建筑土木工程實際情況，科學(xué)選擇基坑支護形式

在建筑土木工程中，若要提高基坑支護技術(shù)的應(yīng)用水平，首先要求技術(shù)人員根據(jù)實際情況，科學(xué)選擇支護形式。幾種常見的基坑支護形式特點及優(yōu)缺點如下。

1)重力式支護結(jié)構(gòu)。又稱為水泥土墻支護結(jié)構(gòu)，主要由水泥土攪拌樁(即深層攪拌樁)組成重力式圍護墻。攪拌樁到位之后，應(yīng)以水泥作為固化劑，從而形成基坑支護墻體。這種基坑支護形式一般應(yīng)用于深度超過6m的基坑中，側(cè)壁安全等級一般需要設(shè)定為一級、二級，地基土的承載力應(yīng)當超過150kPa。由水泥攪拌樁組成的水泥支護土墻的優(yōu)點是：在坑內(nèi)無其他支撐結(jié)構(gòu)的情況下，機械設(shè)備的挖土速度較快，形成的墻體具有較強的擋水防滲功能，經(jīng)濟性較強。缺點在于，墻體厚度較大，施工難度隨著基坑深度增加而加大，容易受自然環(huán)境限制。

2)高壓噴射螺旋樁。這種基坑支護結(jié)構(gòu)的原理是，借助鉆機將旋噴注漿管、噴頭鉆到樁底設(shè)計高程，之后將預(yù)先配置完成的漿液經(jīng)由高壓裝置，從注漿管邊的噴嘴中以極高速度噴射而出，從而達到破壞土體的目的。而在噴射過程中，鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊升高，會令漿液與土體充分攪拌，最終在土中形成具有一定直徑的柱狀固態(tài)結(jié)構(gòu)，能夠極大地提升地基的穩(wěn)固程度。這種基坑支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，施工過程中占地面積較小、設(shè)備運轉(zhuǎn)時不會有較大的振動，故造成的噪聲較低。但缺點在于，施工成本較高，容易污染環(huán)境，適用范圍較小[4]。

2.2 幾種基坑支護施工技術(shù)的要點分析

2.2.1 重力式基坑支護結(jié)構(gòu)的施工工藝分析

1)水泥土攪拌樁施工設(shè)備。重力式基坑支護結(jié)構(gòu)施工期間，所使用的設(shè)備為深層攪拌樁基機組，構(gòu)成的工件包括主機(即深層攪拌機)、機架/灰漿攪拌機、集料斗、灰漿泵、貯水池、冷卻水泵、道軌、導(dǎo)向管、電纜、輸漿管、水管等。其中，深層攪拌機常用的機架共有塔架式、桅桿式、履帶式三種形式，施工人員應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，選擇合適的機架，從而達到提高施工效率及質(zhì)量的目的。

2)水泥土攪拌樁施工工藝。澆筑水泥攪拌樁時，可采用的工藝有兩種。①“一次噴漿，二次攪拌”；②“二次噴漿，三次攪拌”。具體選用哪一種工藝，應(yīng)根據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定。如果水泥摻加量較小且施工地區(qū)地下土質(zhì)較為松散時，可采用第一種工藝；如果摻入水泥量較大且地下土質(zhì)整體較為緊實，則應(yīng)選用第二種工藝。如圖1所示為“一次噴漿，二次攪拌”施工工藝的流程圖。具體的施工順序為：①做好水泥土攪拌樁的定位作業(yè)；②借助設(shè)備進行預(yù)埋下沉作業(yè)；③提升噴漿攪拌作業(yè)；④重復(fù)下沉攪拌作業(yè)。上述第二種施工工藝從原理上來看與第一種并無本質(zhì)差異，只是在噴漿及攪拌作業(yè)次數(shù)方面存在差異。具體來說，增加一次重復(fù)提升攪拌及重復(fù)下沉攪拌作業(yè)，之后便可等待成樁，結(jié)束施工。

3)高壓噴射旋噴樁施工工藝。高壓噴射旋噴樁施工的主要流程如下：①常規(guī)進行樁位測放作業(yè)；②將引孔鉆機布置在合適位置并進行開孔檢查試驗，確定無誤后準備正式鉆孔；③進行鉆進成孔作業(yè)；④對孔進行清潔作業(yè)——做好換漿清渣作業(yè)；⑤轉(zhuǎn)移鉆機，在當前鉆孔插入高噴管，之后啟動空壓機送風(fēng)、啟動高壓泵送水，完成試噴檢查試驗；⑥完成漿液的配制后，通過泵送方式泵入孔中。高噴作業(yè)期間應(yīng)注意監(jiān)測高噴參數(shù)；⑦持續(xù)進行回灌作業(yè)，確保孔內(nèi)保持滿漿狀態(tài)[5]。

4)水泥土攪拌樁質(zhì)量檢驗標準分析。完成水泥土攪拌樁施工之后，施工人員應(yīng)按照下列標準及方法檢驗施工質(zhì)量。其一，主要質(zhì)量控制項目。共包含四項內(nèi)容。①水泥及外摻劑的質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，比對產(chǎn)品合格證書，必要時進行抽樣檢測；②水泥用量，應(yīng)基于流量計進行動態(tài)監(jiān)測，對照參數(shù)指標；③樁體強度，應(yīng)按照規(guī)定方法，檢查是否符合設(shè)計要求；④地基承載力，質(zhì)檢方法與樁體強度檢測完全相同。其二，一般質(zhì)量控制項目。①樁頭提升速度。施工人員應(yīng)測量水頭上升距離及時間，具體標準為不高于每分鐘0.5m；②樁底標高，主要測量機頭深度，與設(shè)計標準的偏差上下限均為200mm；③樁頂標高，應(yīng)使用水準儀(需要注意，最上部500mm不應(yīng)計入)，與設(shè)計標準的偏差上限不應(yīng)超過100mm，偏差下限不應(yīng)超過50mm；④樁位偏差，應(yīng)直接使用鋼尺測量，不能超過50mm；⑤樁徑，同樣應(yīng)該使用鋼尺直接測量，偏差不能超過樁徑的4%；⑥垂直度，應(yīng)使用經(jīng)緯儀設(shè)備測量，角度偏差不能超過1.5%；⑦搭接質(zhì)量，使用鋼尺直接測量，誤差不能超過200mm。

5)針對水泥土攪拌樁特殊工藝或關(guān)鍵控制點的控制措施，在水泥土攪拌樁施工期間，針對特殊工藝、關(guān)鍵控制點的控制要素如下：其一，針對樁徑、攪拌的均勻性，應(yīng)在成樁3d之內(nèi)，使用輕型動力觸探設(shè)備，對每米樁身的均勻性進行檢查；在成樁7天后，還應(yīng)采用淺部開挖樁頭的方法，進行全面檢查。其二，針對水泥土攪拌樁整體承載力進行檢查時，可開展復(fù)合地基載荷試驗、單樁載荷試驗。具體要求是：樁身強度達到試驗載荷條件后方可開展，且一般在成樁28d后為最佳開展時間。每一次開展載荷試驗時，抽檢的樁數(shù)應(yīng)達到總樁數(shù)的0.5%～1%之間，最少值不能低于3個。

2.2.2 土釘墻支護施工要點分析

1)土釘墻的組成。其中從左向右分別是土釘剖面、土釘面層噴錨、土釘節(jié)點。這種基坑支護結(jié)構(gòu)的主要原理是，在基坑開挖期間，施工人員應(yīng)將具有較大密度的細長桿件釘置于原位土體中，之后在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。通過這種方式，土釘、土體、混凝土面層會形成具有較強復(fù)合性的土體，該土體具有較強的自穩(wěn)定性，從而達到支護目的。土釘墻指數(shù)體系一般適合應(yīng)用于地下水位較低、粘性土及粉性土含量達到30%的沙土邊坡。此外，土釘墻支護結(jié)構(gòu)還適合應(yīng)用于深度不大的基坑之中。

2)土釘墻支護結(jié)構(gòu)施工流程如下：其一，施工人員應(yīng)當根據(jù)前期地質(zhì)勘查結(jié)果，對施工范圍內(nèi)的開挖高度進行劃分。其二，施工人員應(yīng)當在開挖土方的過程中注意修整邊坡，盡量為后續(xù)施工提供更大的便利性。其三，完成基坑開挖作業(yè)之后，應(yīng)在邊坡初步噴灑底層混凝土，之后在混凝土層上鉆設(shè)釘孔并做好土釘安裝作業(yè)，隨即注漿。其四，注漿作業(yè)完成后，施工人員應(yīng)當立刻掛上鋼筋網(wǎng)，之后將土釘尾部焊接牢固。其五，開展泄水管安裝作業(yè)，之后再次在邊坡噴混凝土，達到設(shè)計厚度后停止。

2.2.3 排樁墻支護施工要點分析

排樁墻支護結(jié)構(gòu)同樣是較為常見的基坑支護形式，主要應(yīng)用于無法放坡或受場地條件限制而無法設(shè)置攪拌樁支護結(jié)構(gòu)的建筑土木工程之中。通常情況下，如果基坑開挖深度達到6m但并未超過10m時，即可采用這種支護形式。一般來說，排樁墻支護施工流程如下：其一，應(yīng)注意從斷面兩側(cè)相向、并進施工，且應(yīng)采用間隔跳打法，確保樁施工間距至少達到3m。其二，為了在施工期間避免出現(xiàn)振動現(xiàn)象，從而導(dǎo)致鄰近孔出現(xiàn)塌孔或降低已經(jīng)澆灌的混凝土強度的情況，施工人員必須注意監(jiān)測鄰近孔碇的抗壓強度，確保具體參數(shù)達到2.5MPa之后，方可在當前位置進行挖孔作業(yè)。

2.2.4 擋土灌注樁支護施工要點分析

如果選用擋土灌注樁支護形式，則應(yīng)注意下列事項：1)在開挖作業(yè)之前，必須在基坑周圍設(shè)置混凝土灌注樁，但樁的排列形式不止一種，可以是間隔式，可以是雙排式，也可以是連續(xù)式；2)施工人員需要在樁頂設(shè)置混凝土連系梁，或是錨樁、拉桿等構(gòu)件；3)基坑深度應(yīng)該超過6m，總體開挖面積應(yīng)該較大；4)基坑開挖過程中不得放坡，周邊地下環(huán)境不得存在其他建筑物的基坑支護結(jié)構(gòu)；5)如果環(huán)境條件較為復(fù)雜，必要時還可以將擋土灌注樁與土層錨桿支護形式相結(jié)合，形成更加牢固的基坑支護體系。

3 結(jié)語

基坑支護是建筑土木工程中不可或缺的重要組成部分，是決定后續(xù)施工能否正常進行的核心因素?；诖?，施工人員必須對該項工程予以重視，盡量提高土層開挖與邊坡支護之間的匹配度、使邊坡修理達到設(shè)計要求。只有首先解決基礎(chǔ)問題，才能搭配合理的施工工藝，最終全方位提高基坑支護質(zhì)量，確保后續(xù)施工的安全性。